謝立宏

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學院,132001,吉林∥副教授)

城市軌道交通與快速公交換乘時間銜接分析

謝立宏

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學院,132001,吉林∥副教授)

在分析城市軌道交通與快速公交特點的基礎(chǔ)上,以縮短出站乘客換乘時間為目的,重點研究利用快速公交疏散城市重點區(qū)域軌道交通站點產(chǎn)生的大量出站客流的協(xié)調(diào)條件。通過對城市軌道交通出站換乘時間的詳細分析,將出站乘客換乘時間細分為四部分,建立乘客換乘總等待時間最短宏觀模型,并分析造成乘客候車時間長的原因;運用時空圖對兩者換乘過程、換乘狀態(tài)進行描述,探討總結(jié)兩者協(xié)調(diào)調(diào)度的條件。最后運用實例對該方法進行驗證。

城市軌道交通;快速公交;出站換乘

Author's addressJilin Railway Vocational and Technology College,132001,Jilin,China

在某些地鐵車站附近,由于接駁的道路公交調(diào)度控制方式為“定點發(fā)出、兩頭卡點”,而城市道路容易受道路擁擠等影響,導致在途到站時間不固定,容易造成道路公交車到站的非正?！按箝g距”。這與城市軌道交通的密集發(fā)車、大運輸量的特點相矛盾,導致客流大量擁堵。為了使城市軌道交通能夠充分發(fā)揮其大客流量運輸?shù)奶攸c,各城市在重點發(fā)展城市軌道交通作為城市公共交通骨干的同時,應(yīng)在城市重點道路考慮發(fā)展暢通性有保障的快速公共交通系統(tǒng)(BRT)作為其基礎(chǔ)性接駁方式。

快速公交系統(tǒng)由于有物理隔離的專用道和智能交通系統(tǒng)等保障措施,暢通性有保障,利于車輛的靈活調(diào)度,滿足出行需求。因此國內(nèi)外一部分城市已經(jīng)建設(shè)或正在籌劃建設(shè)快速公共交通。大多城市將快速公交定位為軌道交通的延伸、補充。因此快速公交與軌道交通之間需要進行協(xié)調(diào)規(guī)劃,保證軌道交通重要站點大量出站客流的快速疏散。這樣才能充分發(fā)揮城市軌道交通的重要作用。

當前在公共交通多式協(xié)調(diào)理論中,雖有相關(guān)研究,但從總體上看,大都是從宏觀角度對兩者換乘系統(tǒng)進行分析研究,同時研究內(nèi)容主要集中在線網(wǎng)規(guī)劃方面。本文從出站乘客換乘時間角度出發(fā),以盡快地疏散重點軌道交通車站聚集的大量出站人群為目的,分析出站乘客通過快速公交疏散的換乘時間問題,對兩者進行協(xié)調(diào)調(diào)度,最大限度地縮短出站乘客在快速公交車站的等待時間。

1 出站客流換乘時間分析

當軌道交通出站客流從站點流向快速公交站點時,存在一定的換乘延誤時間。在換乘設(shè)施、換乘通道設(shè)計合理的基礎(chǔ)上,乘客換乘延誤時間主要是由換乘等待時間引起。將乘客換乘延誤縮減為最短,可以節(jié)約乘客換乘時間,實現(xiàn)出站乘客換乘時間最短的目的。

乘客換乘時間t主要由四部分組成:乘客上下車所用時間t1;乘客購票檢票時間t2;換乘站之間(指快速公交?？空九c軌道交通車站之間)的步行時間t3;乘客在快速公交站點的候車時間t4。即:t=t1+t2+t3+t4。

一般乘客上下車所用的時間t1,經(jīng)過觀測,前后上下客時間差在0.3 s左右,即t1基本上可以取為一定值。

由于主要考慮出站客流,所以t2可以忽略。

t3主要與換乘通道的長度有關(guān)。在同一換乘通道的情況下,乘客總換乘平均步行時間也可視為一固定值。

t4主要是由以下兩種情況產(chǎn)生:

(1)乘客到達快速公交目標站臺時,目標車輛還沒有到站,乘客需要花費一定的時間等待(這種情況最為常見);

(2)乘客到達快速公交目標站臺時,目標車輛剛剛離站,乘客需等待下班車輛,此時候車時間達到最大 ,并且 T候車≥T發(fā)車間隔。

由上述分析可知,出站乘客換乘快速公交時間的長短變化主要由換乘候車時間決定。縮短乘客換乘時間,主要是盡量縮短乘客的換乘候車時間。對于上述兩種情況,可以通過研究軌道交通與快速公交運營模式,在運營計劃中合理安排軌道交通列車和快速公交車輛的協(xié)調(diào)調(diào)度,優(yōu)化乘客換乘時間,提高快速公交與軌道交通的銜接效率,降低大多數(shù)人的候車時間。

2 乘客總等待時間最短宏觀模型

等待時間是換乘時間中的一部分。利用快速公交疏散城市中心區(qū)域軌道站點大客流的最短調(diào)度問題就是:在進行車輛調(diào)度時,最大限度地縮短出站乘客在快速公交站點換乘等待時間[1-3]。

為了便于分析,在某一時間區(qū)間[t1,t2]內(nèi),假設(shè)軌道交通和快速公交線路的發(fā)車間隔為定值。設(shè):tR1_d(t1≤tR1_d≤t2)為第一輛軌道交通車輛從始發(fā)站的發(fā)車時間;tB1_d(t1≤tB1_d≤t2)為同一時間區(qū)間內(nèi)第一輛快速公交從始發(fā)站的發(fā)車時間;HR為軌道交通車輛的發(fā)車間隔;HB為與以上軌道交通車輛存在換乘的快速公交線路的發(fā)車間隔。則:

式中:

tRj_d——第j輛軌道交通車輛從始發(fā)站的出發(fā)時間;

tBi_d——第i輛快速公交車輛從始發(fā)站的出發(fā)時間。

設(shè)TRj_k表示城市軌道交通車輛從始發(fā)站到達換乘點k計劃行駛時間;TBi_k表示快速公交車從始發(fā)站到達換乘點計劃行駛時間(在換乘點k與軌道交通車輛相鄰到達)。在某一時間區(qū)間內(nèi),tB1_d+TB_k+tB1_m為第一輛快速公交車從始發(fā)站到達換乘點k的時間(TB_k表示第i輛快速公交車輛到達換乘站k的計劃行駛時間),tR1_d+TR_k+tB1_m為第一輛軌道交通車輛從始發(fā)站到達換乘點k的時間(TR_k表示第j輛軌道交通車輛到達換乘站k的計劃行駛時間),tRj_m表示為第 j輛軌道交通車輛從始發(fā)站到達換乘站k的相對于計劃到達時間的延誤時間,tBi_m表示為第i輛快速公交車車輛從始發(fā)站到達換乘站k的相對于計劃到達時間的延誤時間。則:

式中:

tRj_k——第j輛軌道交通車輛到達換乘站k的時間;

tBi_k——第i輛快速公交車輛到達換乘站k的時間。

設(shè)tw表示平均換乘步行時間(tw包括乘客下車時間及購票、檢票時間),假設(shè)只要時間條件滿足,乘客就可以乘車,即不考慮每輛車上車乘客數(shù)量和乘客上車排隊延誤。第j輛軌道交通車輛乘客換乘快速公交在換乘站k的等待時間為:

式中:

TBis_k——第i輛快速公交車輛在換乘站k的停留時間。

由上述分析可知,根據(jù)軌道列車和快速公交到站情況,乘客換乘等待時間可有多種組成情況,并且乘客換乘等待時間的長短受軌道交通車輛與快速公交車到達站k的到站時間間隔、發(fā)車間隔、在站停留時間及換乘步行時間等的影響。通過對兩者發(fā)車及到站時間進行協(xié)調(diào)控制,使得兩者到站時間及在站停留時間滿足:tBi_k≤tRj_k+tw≤tBi_k+TBis_k,則可實現(xiàn)乘客總換乘等待時間最短的目的,甚至實現(xiàn)候車時間為0(不考慮乘客上車排隊時間及所有乘客上下車時間)。由于軌道列車一般按固定時間行駛,快速公交和軌道交通車輛行駛至換乘站k的延誤可以取很小值或忽略不計。

3 快速公交疏散協(xié)調(diào)分析

根據(jù)前文分析結(jié)論:當滿足 tBi_k≤tRj_k+tw≤tBi_k+TBis_k時,換乘等待時間最短,換乘為理想狀態(tài)。上述一列軌道車輛與一輛快速公交在換乘樞紐k的換乘過程可用圖1所示時空圖[4]中實線進行描述。

圖1 軌道交通與快速公交換乘時空圖

圖中:

TRj_k——軌道車輛理想到站時刻;

tR_off——軌道列車乘客下車時間;

tR_on——軌道列車乘客上車時間;

TRjd_k——軌道列車理想離站時刻;

③防守壓力大。嫩江、松花江、黑龍江以及烏蘇里江干流超警河段長3400多km。黑龍江干流大部分堤防防洪標準不足20年一遇，有300多km堤防堤頂?shù)陀诤榉逅唬朗貞?zhàn)線長、壓力大。

tRj_k——軌道交通實際到站時刻;

TRjd_k——軌道列車理想離站時刻;

tRB——乘客從軌道站臺到公交站臺換乘時間;

TBi_k——快速公交理想到站時刻;

tB_on——公交車輛乘客上車時間;

TBid_k——公交車輛理想離站時刻;

tBid_k——公交車輛實際離站時刻;

tRjd_k——軌道列車實際離站時刻。

實際上,在兩者無協(xié)調(diào)控制的情況下,換乘通常表現(xiàn)為非理想過程。當出站乘客到達快速公交疏散站點時,快速公交正在離站或者已經(jīng)離開車站,該情況下?lián)Q乘乘客只能等待下一輛列車。這時稱之為換乘失敗,如圖1中虛線所示。當 tBid_k≥tRj_k+tR_of f+tRB+tB_on時,出站換乘協(xié)調(diào)成功。

根據(jù)上述分析,當乘客通過換乘通道及上下車的時間采用常量時,即 tRB、tR_off、tB_on為常量,乘客換乘成功與否,主要決定于兩者的到站及離站時刻[5-6]。

因此定義:Tdi_aj為快速公交車輛離站與軌道列車到達時間間隔,Tdi_aj=tBid_k-tRj_k。

由圖1可得Tdi_aj要滿足最小間隔才能實現(xiàn)軌道乘客向公交車輛的換乘協(xié)調(diào),即:

因此,實現(xiàn)換乘的協(xié)調(diào)條件見表1。

表1 兩者換乘協(xié)調(diào)條件

4 實例分析

以西安正在建設(shè)的地鐵2號線及南稍門站為例,采用前文分析結(jié)果進行時間換乘分析。

西安2號線縱貫?zāi)媳?連接了古城最繁忙的站點,其中包括南稍門站。為繁華的南稍門站規(guī)劃可靠的快速公交站點可以為其疏散大量的到站客流。假設(shè)南稍門快速公交站點位于2條相交道路的中心線上,其停靠站布置如圖2中編號①②③④所示4個快速公交?？空?。根據(jù)現(xiàn)階段公交調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果,各?？空境丝蜕舷萝嚂r間及換乘步行時間見表2。

圖2 南稍門站地鐵與快速公交?？空臼疽鈭D

表2 2號線南稍門站現(xiàn)階段各方向調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果 s

為方便分析,在協(xié)調(diào)控制的情況下,軌道交通在站停留時間正好為乘客上下車時間之和,即tR_tz=tR_off+tR_on。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù),南稍門站上下客比例為3∶4,tR_tz=28 s。假設(shè)人均上下車時間與上下車的人數(shù)成正比,因此南稍門站軌道交通上車時間取為12 s,下車時間取為16 s。

南稍門站4個?？空镜目焖俟痪€路與軌道交通最短離站控制時間,可表示為:

通過上述分析,南稍門站4個快速公交?？空镜膿Q乘各參數(shù)見表3。

表3 時間協(xié)調(diào)控制參數(shù)表 s

根據(jù)表2和4個?？空镜目焖俟痪€路的換乘協(xié)調(diào)條件,表3為理想時間協(xié)調(diào)控制參數(shù),對表3結(jié)果四舍五入,因此南稍門站各?？奎c快速公交時間到站時間和軌道交通到站時間間隔如表4所示,軌道交通和快速公交即可實現(xiàn)協(xié)調(diào)換乘。

表4 軌道交通與快速公交到站間隔和離站控制時間間隔 s

5 結(jié)語

以疏散城市軌道交通車站的出站客流為目的,對軌道交通和快速公交的時間換乘銜接進行分析,探討實現(xiàn)兩者協(xié)調(diào)銜接的條件,最后結(jié)合實例運用協(xié)調(diào)控制條件;得出兩者協(xié)調(diào)控制的關(guān)系式,作為編制兩者協(xié)調(diào)控制時刻表的參考。西安市2號線南稍門站附近為商業(yè)繁華地帶,當城市軌道交通增大了其客流運輸能力的同時,也帶來了比以往更大規(guī)模的到站客流。及時迅速的疏散這些客流需要快速公交系統(tǒng)的配合。快速公交系統(tǒng)不需要對原有環(huán)境進行大規(guī)模的改擴建,只需要將調(diào)度時間安排合理就可以發(fā)揮巨大作用,排除了普通公交受道路阻抗影響的各種不利因素,是一種理想的與城市軌道交通接駁的公共交通方式。

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Analysis of Transfer Time between Urban Rail Transit and Bus Rapid Transit

Xie Lihong

Based on an analysis of the characteristics of urban rail transit and bus rapid transit,the paper aims at shortening the out-of-station transfer time from passengers'point of view,and discusses mainly how to evacuate the passenger flow from rail transit stations in downtown area.Firstly,this paper divides the out-of-station transfer time into four parts,then builds up a macromodel that will realize the shortest waiting time.Based on this macromodel,the paper analyzes the reasons of time waste at stations,describes the traffic transfer process with space-time diagram,and explores the ways to coordinate urban rail transit and BRT.At last,an example is raised to prove this method.

urban rail transit;bus rapid transit;out-of-station transfer

U 121

2009-09-24)